Metal katkılı CuO ince filmlerin yapısal, optik ve elektriksel karekterizasyonları

P-tipi yarı iletken özelliğe sahip etkili bir fotodedektör elde edilmesi, opto-elektronik uygulamalarda önemli bir rol oynamaya devam etmektedir. Bu çalışma, bizmut (Bi) katkı maddesinin bakır oksit (CuO) çözeltisine katkılanması ile elde edilen ince filmlerinin performansının iyileştirmesi amaçlanmaktadır. Katkısız bakır oksit ve %1, %2 ve %3 Bi katkılı bakır oksit ince filmleri, hava ortamında dönel kaplama metodu ile elde edilmiştir. Elde edilen ince filmlerin kristallografik, yüzeysel ve optik özelliklerini analiz etmek için ileri karakteristik analiz yöntemleri kullanılmıştır. X-ışını kırınımı (XRD) analizi, elde edilen örneklerin (-111) ve (200) tercihli yönelimlere sahip büyüme gösteren polikristal bir doğaya sahip olduğunu göstermiştir. %2 Bi katkılı CuO, diğer örnekler ile kıyaslandığında en homojen dağılımlı parçacık boyutu dağılımına sahipken, %3 Bi katkılı ince film ise, maksimum foton soğurma kapasitesini göstermiştir ve buna karşılık, %2 Bi katkılı ince film maksimum foton iletimi sağlamıştır. Elde edilen örneklerin doğrudan enerji bant aralığı değerleri 1,77 eV ile 1,94 eV arasında değişirken, %2 Bi katkılı CuO ince filminin ise, minimum kırılma indisine sahip olduğu belirlenmiştir. %2 Bi katkılı CuO heteroeklem fotodedektörü, maksimum tepki, foto-duyarlılık ve algılama değerlerine sahip olup, aynı zamanda da minimum yükselme ve düşme sürelerini sergilemektedir. Bu performans değeri, kristal yapının iyileşmesine yani daha büyük kristalit boyutuna, parçacık dağılımının daha homojen olmasına ve daha küçük tane sınırı yoğunluğuna bağlanabilir. Elde edilen bu bulgular, yüksek performanslı ve değiştirilebilir özelliklere sahip fotodedektörlerin elde edilmesi için önemli bir yol sunmaktadır. Dönel kaplama yöntemi kullanılarak kademeli bir biçimde 480 oC'de yaklaşık 1 saat boyunca tavlanan katkısız ve %3 Titanyum katkılı bakır oksit (CuO) ince filmleri cam altlıklar üzerinde oda sıcaklığında depolandı. Kristalit büyüklüğü titanyum katkısı ile (-111) yönelimli pik için 21,38 nm'den 30,31 nm'ye artarken, (200) yönelimli pik için ise 24,96 nm'den 25,54 nm'ye arttı. Ayrıca, AFM sonuçları incelendiğinde, elde edilen ince filmlerin yüzey özellikleri yapının homojen olmadığı göstermiştir. Sonuç olarak, titanyum katkısı, CuO ince filminin kristalit parametrelerini modifiye etmiş ve kristalit büyüklüğünü iyileştirmiştir. Anahtar Kelimeler: Bi ve Ti katkılı CuO, İnce film, XRD, Fotodedektör